Плодовые мушки регулируют брачную песню в зависимости от расстояния

Способность регулировать интенсивность акустических сигналов в зависимости от расстояния, помимо человека, была выявлена только у певчих птиц. Исследование, опубликованное 3 февраля 2016 года в журнале Neuron, демонстрирует, что самец плодовой мушки (Drosophila) также проявляет это сложное поведение во время ухаживания, регулируя амплитуду своей песни в зависимости от расстояния до самки. Изучение этого процесса у плодовой мушки может помочь понять основы социальных взаимодействий во всём животном мире.

Мала Мурти из Принстонского университета и её коллеги выявили неожиданно высокий уровень контроля в акустической коммуникации насекомых, проанализировав каждый этап нейронного пути, лежащего в основе способности самцов плодовых мушек регулировать брачную песню — от визуальных сигналов, помогающих оценить расстояние, до сигналов, проходящих через нервную систему и вызывающих изменения в активности мышц, которые управляют более тихой или громкой песней. Эта сложность примечательна, учитывая, что мозг плодовой мушки содержит всего около 100 000 нейронов — в миллион раз меньше, чем мозг человека.

Во время ухаживания самцы преследуют самок, расправляя и вибрируя одним крылом за раз, чтобы произвести брачную песню. Песни, состоящие в основном из двух режимов — синусоидального (sine) и импульсного (pulse), — чрезвычайно тихие. Их необходимо записывать на чувствительные микрофоны, а затем усиливать более чем в 1 миллион раз, чтобы человек мог их услышать. При усилении синусоидальная песня звучит как писк приближающегося комара, а импульсная больше похожа на кошачье мурлыканье.

«Самки слушают песню самца много минут, прежде чем решить, принять его или нет, — говорит Мурти из Института нейронаук Принстона и факультета молекулярной биологии. — Таким образом, существует огромное эволюционное давление на самцов, чтобы оптимизировать свою песню в соответствии с предпочтениями самки, одновременно минимизируя энергетические затраты на пение в течение длительного времени». Регулировка амплитуды песни для компенсации расстояния до самки позволяет самцам экономить энергию, тем самым ухаживая дольше и лучше конкурируя с другими самцами.

«Хотя точные нейронные механизмы, лежащие в основе генерации и структурирования песни мухи, могут отличаться от человеческих или даже певчих птиц, фундаментальная проблема та же: как нейронная сеть может производить такой сложный и динамичный сигнал? — говорит Мурти. — По этой причине мы ожидаем, что сходные нейронные механизмы будут использоваться во всех системах, а генетическая модель плодовой мушки — идеальная отправная точка для их изучения».